材料力學課後答案周建方第七章

2021-03-03 21:24:11 字數 1673 閱讀 5828

7-1 兩端鉸支的圓截面受壓鋼桿(q235鋼),已知(圖7-10),材料的彈性模量。試求該壓桿的臨界力。

解:題7-1圖

7-2 圖7-11所示壓桿為工字形鋼,已知其型號為18、桿長、材料彈性模量,試求該壓桿的臨界力。

解:查表得i18,

所以取計算

題7-2圖

7-3 圖7-12所示為三個支承情況不同的圓截面壓桿,已知各桿的直徑及所用材料均相同,問哪個杆的臨界力最大?

題7-3圖

解: 所以第三種情況的臨界應力最大。

7-4 一矩性截面壓桿,在圖7-13所示平面內兩端均為鉸支,出平面內兩端均不能轉動(圖示為在平面內的支承情況),已知,問壓力f逐漸增大時,壓桿將於哪個平面內失穩?

解:(1) 圖示平面內

(2) 出平面內

所以出平面內容易失穩。

題7-4圖

7-5 圖7-14所示為槽形型鋼受壓杆,兩端均為球鉸。已知槽鋼的型號為16,材料的比例極限,彈性模量。試求可用尤拉公式計算臨界力的最小長度。

解:查表得[16a的iy=1.83cm=0.0183m

lmin=1.82m

題7-5圖

7-6 圖7-15所示結構由兩根圓截面杆組成,已知兩桿的直徑及所用的材料均相同,且兩桿均為大柔度杆,問:當f(方向垂直向下)從零開始逐漸增加時,哪個杆首先失穩?(只考慮在平面內)

解:題7-6圖

所以 bc桿先失穩。

7-7 試由壓桿的撓曲線近似微分方程,推導兩端固定杆的尤拉公式。

解:計算簡圖如圖所示。變形對中點對稱,上、下兩端的反作用力偶矩同為m,水平反力皆等於零。撓曲線的微分方程是

令,上式可以寫成

方程式的通解為:

(1)y的一階導數為:

(2題7-7圖

兩端固定桿件的邊界條件是

x=0時, y=0,

x=l時, y=0,

將以上邊界條件代入(1)式和(2)式,得

由(3)式得出:

滿足以上兩式的根,除外,最小根是,或

4)由(1)式,求得壓桿失穩後任意截面上的彎矩是

由(3)式的第一和第二式解出a和b,代入上式,並注意到(4)式,得

當或時,m=0。所以在圖中,c、d兩點的彎矩等於零。

7-8 對兩端鉸支,由q235鋼製成的圓杆,桿長應比直徑大多少倍時才能用尤拉公式計算?

解:當時,有

7-9 在圖7-16所示鉸接杆系abc中,ab和bc皆為細長壓桿,截面和材料均一樣。若因在abc平面內失穩而破壞,並規定,試確定f為最大值時的角。

解: ab杆的臨界壓力題7-9圖

bc杆的臨界壓力:

當ab杆失穩時1)

當bc杆失穩時2)

當時,(1)式除(2)式得,

7-10 外徑與內徑之比的兩端固定壓桿(圖7-17),材料為q235鋼,e=200gpa, =100。試求能應用尤拉公式時,壓桿長度與外徑的最小比值,以及這時的臨界壓力。

解: 當能用尤拉公式時,, 即

所以此時,題7-10圖

7-11 由五根直徑均為的圓鋼杆組成邊長為的正方形結構,如圖7-18所示,材料為q235鋼,e=200gpa,,,試求結構的臨界載荷。

題7-11圖

解:結構對稱,ab、bc、dc和ad為壓桿,,

bd為拉桿,不必計算其壓杆穩定性。

, ,

所以,,用直線公式計算。

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